[发明专利]用于打磨机器人的控制方法及系统

权利要求书

1.一种用于打磨机器人的控制方法，其特征在于，包括：

步骤S1：对打磨工具及激光测距仪进行安装定位，分别得到打磨工具中心点和激光测距仪的位置坐标在末端坐标系下的表示；

步骤S2：通过激光测距仪对待打磨件进行外形数据动态扫描，获得每一扫描点的距离数据及每一扫描点对应的机器人的机械臂的位置数据、姿态数据，根据位置数据、姿态数据及距离数据获得扫描曲面的打磨轨迹曲线；

步骤S3：根据打磨轨迹曲线进行位置控制模式下的曲面打磨工作，同时结合力控模式对待打磨件进行打磨位置的修正处理；

其中，于所述步骤S1中包括：

步骤S11：在机器人的末端依次安装六维力传感器、打磨工具和两个激光测距仪；

步骤S12：建立机器人基座标系、末端坐标系和打磨工具中心点坐标系；

步骤S13：通过测量或标定分别得到打磨工具中心点在末端坐标系下的位置坐标，以及两个激光测距仪在末端坐标系下的位置坐标，根据所建末端坐标系和打磨工具中心点坐标系之间的关系，得到打磨工具在末端坐标系下的姿态数据；

其中，于所述步骤S2中包括：

步骤S21：设定打磨工具的工作范围和待打磨件的打磨区域；

步骤S22：通过控制激光测距仪在随机械臂移动情况下对待打磨件进行外形数据扫描，读取两个激光测距仪的距离数据；

步骤S23：对所采集距离数据进行信号处理；

步骤S24：结合所建末端坐标系及激光测距仪安装位置，根据处理后每一扫描点的位置数据、姿态数据以及与该扫描点所对应的机器人的位置数据和姿态数据，通过计算获得打磨工具中心点所在平面在末端坐标系下表示的期望位置数据和姿态数据；

步骤S25：将打磨工具中心点的期望位置和期望姿态转换到机器人基座标系下，根据机器人基座标系下的期望位置和期望姿态获得打磨轨迹曲线；

其中，于所述步骤S24中包括：

步骤S241：根据不同时刻每一扫描点与相邻扫描点的距离数据确定一个平面；

步骤S242：根据平面和末端坐标系各轴方向构造第一辅助向量f1和第二辅助向量f2，根据第一辅助向量和第二辅助向量获得第一单位向量，所述第一单位向量为平面的法向量，根据末端坐标系设定第二单位向量，所述第二单位向量为取与所述末端坐标系的EX轴平行的单位向量，根据第一单位向量及第二单位向量叉乘得到第三单位向量，同时获得拟合平面在末端坐标系下的位置和姿态；

步骤S243：根据拟合平面在末端坐标系下的位置和姿态，选取所述末端坐标系的EX、EY平面与两个激光测距仪连线交点作为打磨点，获得每一扫描时刻对应的打磨工具中心点在末端坐标系下的期望位置和期望姿态。

2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，于所述步骤S23中采用数字信号处理方法对位于末端坐标系下的位置数据进行异常采样值剔除、滤波和平滑处理。

3.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，于所述步骤S25中根据以下公式将期望位置和期望姿态转换到机器人基座标系下：

；

其中，^BT_E为末端坐标系在机器人基座标系下的位置和姿态矩阵；

为打磨工具中心点在末端坐标系下的位置和姿态矩阵，其中^ER_P为3x3的姿态矩阵，^EP为3x1的位置向量。

4.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，于所述步骤S3中根据打磨轨迹曲线，使打磨机器人在基于位置控制模式和力控模式下渐进至打磨起始点，在力位混合控制模式下对打磨的位置进行修正，完成叶片的打磨工作。